我非常喜欢使用 Node.js，但是当涉及到计算密集型的场景时 Node.js 就不能够很好地胜任了。而在这样的情况下 C++ 是一个很好的选择，非常幸运 Node.js 官方提供了C/C++ Addons 的机制让我们能够使用 V8 API 把 Node.js 和 C++ 结合起来。

虽然在 Node.js 官方网站有很多的关于怎么使用这些 API 的文档，但是在 JavaScript 和 C++ 之间传递数据是一件非常麻烦的事情，C++ 是强类型语言（”1024” 是字符串类型而不是整数类型），而 JavaScript 却总是默认的帮我们做一些类型转换。

JavaScript 的基本类型包括 String，Number，Boolean，null，undefined，V8 使用类继承的方式来定义这类型，这些类型都继承了 Primitive 类，而 Primitive 继承了 Value，v8 也支持整型（包括 Int32 和 Uint32），而所有的类型定义都可以从 V8 类型文档中看到，除了基本的类型，还有 Object，Array，Map 等类型的定义。

基本类型的继承关系如下图：

在 V8 中所有 JavaScript 值都是被放在 Local 对象中，通过这个对象指定了 JavaScript 运行时的内存单元。

下面这段代定义了一个 Number 类型的值，其中 Test 函数中声明的 isolate 变量代表着 V8 虚拟机中的堆内存，当创建新变量的时候就需要用到它，接下来的一行代码就通过 isolate 声明了一个 Number 类型的变量。

1. #include <node.h>
2. #include <v8.h>
3. using namespace v8;
4. void Test(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args) {
5. Isolate* isolate = args.GetIsolate();
6. // 声明变量
7. Local<Number> retval = v8::Number::New(isolate, 1000);
8. }
9. void init(Local <Object> exports, Local<Object> module) {
10. NODE_SET_METHOD(exports, "getTestValue", Test);
11. }
12. NODE_MODULE(returnValue, init)

看了 V8 类型 API 文档 你会发现对于基本的 JavaScript 类型，只有变量的声明而没有变量的赋值。最初想可能觉得这个非常的奇怪，可是仔细想一想后发现这个是合理的。主要由以下几点原因：

• JavaScript 的基本类型是不可变类型，变量都是指向一个不可变的内存单元，var a = 10，则 a 指向的内存单元中包含的值为 5，重新赋值 a = 100，没有改变这个内存单元的值，而是使得 a 指向了另外一个内存单元，其中的值为 100。如果声明两个变量 x，y 的值都为 10，则他们指向的是同一个内存单元。

• 函数的传参都是传值，而不是传引用，当在 JavaScript 中调用 C++ 的函数时，如果参数是基本类型则每次都是把这个值拷贝过去，改变参数的值不会影响原来的值。

• 使用 Local<Value> 声明基本类型的变量都是对内存单元的引用，因为第一条原因不可能改变引用的值使其指向另外一个内存单元，因此不存在变量的重新赋值。

数据流向 C++ -> JavaScript

下面 demo 定义了一些常用的 JavaScript 类型，包括基本类型的以及 Object, Array, Fuction。

1. #include <node.h>
2. #include <v8.h>
3. using namespace v8;
4. void MyFunction(const v8::FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
5. Isolate* isolate = args.GetIsolate();
6. args.GetReturnValue().Set(String::NewFromUtf8(isolate, "Hello World!"));
7. }
8. void Test(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args) {
9. Isolate* isolate = args.GetIsolate();
10. // Number 类型的声明
11. Local<Number> retval = v8::Number::New(isolate, 1000);
12. // String 类型的声明
13. Local<String> str = v8::String::NewFromUtf8(isolate, "Hello World!");
14. // Object 类型的声明
15. Local<Object> obj = v8::Object::New(isolate);
16. // 对象的赋值
17. obj->Set(v8::String::NewFromUtf8(isolate, "arg1"), str);
18. obj->Set(v8::String::NewFromUtf8(isolate, "arg2"), retval);
19. // Function 类型的声明并赋值
20. Local<FunctionTemplate> tpl = v8::FunctionTemplate::New(isolate, MyFunction);
21. Local<Function> fn = tpl->GetFunction();
22. // 函数名字
23. fn->SetName(String::NewFromUtf8(isolate, "theFunction"));
24. obj->Set(v8::String::NewFromUtf8(isolate, "arg3"), fn);
25. // Boolean 类型的声明
26. Local<Boolean> flag = Boolean::New(isolate, true);
27. obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "arg4"), flag);
28. // Array 类型的声明
29. Local<Array> arr = Array::New(isolate);
30. // Array 赋值
31. arr->Set(0, Number::New(isolate, 1));
32. arr->Set(1, Number::New(isolate, 10));
33. arr->Set(2, Number::New(isolate, 100));
34. arr->Set(3, Number::New(isolate, 1000));
35. obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "arg5"), arr);
36. // Undefined 类型的声明
37. Local<Value> und = Undefined(isolate);
38. obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "arg6"), und);
39. // null 类型的声明
40. Local<Value> null = Null(isolate);
41. obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "arg7"), null);
42. // 返回给 JavaScript 调用时的返回值
43. args.GetReturnValue().Set(obj);
44. }
45. void init(Local <Object> exports, Local<Object> module) {
46. NODE_SET_METHOD(exports, "getTestValue", Test);
47. }
48. NODE_MODULE(returnValue, init)

所有的 addon 都需要一个初始化的函数，如下面的代码：

1. void Initialize(Local<Object> exports);
2. NODE_MODULE(module_name, Initialize)

Initialize 是初始化的函数，module_name 是编译后产生的二进制文件名，上述代码的模块名为returnValue。

上述代码通过 node-gyp 编译后（编译过程官方文档 C/C++ Addons 有详细的介绍），可以通过如下的方式调用。

1. // returnValue.node 这个文件就是编译后产生的文件，通过 NODE_MODULE(returnValue, init) 决定的文件名
2. const returnValue = require('./build/Release/returnValue.node');
3. console.log(returnValue.getTestValue());

运行结果如下:

数据流向 javaScript -> C++

上面的 demo 展示了怎样在在 C++ 定义 JavaScript 类型，数据的是从 C++ 流向 JavaScript，反过来数据也需要从 javaScript 流向 C++，也就是调用 C++ 函数的时候需要传入一些参数。

下面的代码展示了参数个数判断，参数类型判断，以及参数类型装换成 V8 类型的过程，包括基本类型以及 Object, Array, Fuction。

1. #include <node.h>
2. #include <v8.h>
3. #include <iostream>
4. using namespace v8;
5. using namespace std;
6. void GetArgument(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
7. Isolate* isolate = args.GetIsolate();
8. // 参数长度判断
9. if (args.Length() < 2) {
10. isolate->ThrowException(Exception::TypeError(
11. String::NewFromUtf8(isolate, "Wrong number of arguments")));
12. return;
13. }
14. // 参数类型判断
15. if (!args[0]->IsNumber() || !args[1]->IsNumber()) {
16. //抛出错误
17. isolate->ThrowException(Exception::TypeError(
18. String::NewFromUtf8(isolate, "argumnets must be number")));
19. }
20. if (!args[0]->IsObject()) {
21. printf("I am not Object\n");
22. }
23. if (!args[0]->IsBoolean()) {
24. printf("I am not Boolean\n");
25. }
26. if (!args[0]->IsArray()) {
27. printf("I am not Array\n");
28. }
29. if (!args[0]->IsString()) {
30. printf("I am not String\n");
31. }
32. if (!args[0]->IsFunction()) {
33. printf("I am not Function\n");
34. }
35. if (!args[0]->IsNull()) {
36. printf("I am not Null\n");
37. }
38. if (!args[0]->IsUndefined()) {
39. printf("I am not Undefined\n");
40. }
41. // js Number 类型转换成 v8 Number 类型
42. Local<Number> value1 = Local<Number>::Cast(args[0]);
43. Local<Number> value2 = Local<Number>::Cast(args[1]);
44. double value = value1->NumberValue() + value2->NumberValue();
45. // js String 类型转换成 v8 String 类型
46. Local<String> str = Local<String>::Cast(args[2]);
47. String::Utf8Value utfValue(str);
48. cout<<string(*utfValue)<<endl;
49. // js Array 类型转换成 v8 Array 类型
50. Local<Array> input_array = Local<Array>::Cast(args[3]);
51. printf("%d, %f %f\n", input_array->Length(), input_array->Get(0)->NumberValue(), input_array->Get(1)->NumberValue());
52. // js Object 类型转换成 v8 Object 类型
53. Local<Object> obj = Local<Object>::Cast(args[4]);
54. // 根据 key 获取对象中的值
55. Local<Value> a = obj->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "a"));
56. Local<Value> b = obj->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "b"));
57. // js Array 类型转换成 v8 Array 类型
58. Local<Array> c = Local<Array>::Cast(obj->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "c")));
59. cout<<a->NumberValue()<<"   "<<b->NumberValue()<<endl;
60. printf("%d, %f %f\n", c->Length(), c->Get(0)->NumberValue(), c->Get(1)->NumberValue());
61. // js String 类型转换成 v8 String 类型
62. Local<String> cString = Local<String>::Cast(c->Get(2));
63. String::Utf8Value utfValueD(cString);
64. cout<<string(*utfValueD)<<endl;
65. // 根据 key 获取对象中的值
66. Local<Object> d = Local<Object>::Cast(obj->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "d")));
67. Local<String> dString1 = Local<String>::Cast(d->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "m")));
68. String::Utf8Value utfValued1(dString1);
69. cout<<string(*utfValued1)<<endl;
70. // 根据 key 获取对象中的值
71. Local<String> dString2 = Local<String>::Cast(d->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "n")));
72. String::Utf8Value utfValued2(dString2);
73. cout<<string(*utfValued2)<<endl;
74. // js Booelan 类型转换成 v8 Boolean 类型
75. Local<Boolean> FlagTrue = Local<Boolean>::Cast(args[5]);
76. cout<<"Flag: "<<FlagTrue->BooleanValue()<<endl;
77. // js Function 类型转换成 v8 Function 类型
78. Local<Function> cb = Local<Function>::Cast(args[8]);
79. const unsigned argc = 2;
80. Local<Value> argv[2];
81. argv[0] = a;
82. argv[1] = b;
83. cb->Call(Null(isolate), argc, argv);
84. args.GetReturnValue().Set(value);
85. }
86. void Init(Local <Object> exports, Local <Object> module) {
87. NODE_SET_METHOD(module, "exports", GetArgument);
88. }
89. NODE_MODULE(argumentss, Init)

运行结果如下:

关于其他的类型，我这里就就不一一介绍，V8 文档里面都有对应的 API。

NAN

由于 V8 的 API 还没有彻底稳定下来，所以对于不同版本的 Node.js 类型相关的 API 会发生变化，而 NAN 帮我们做了封装，在编码的时候不需要关心版本问题，只需要引入相应的头文件即可。

引入头文件后，可以如下使用方式：

v8::Local<v8::Primitive> Nan::Undefined()
v8::Local<v8::Primitive> Nan::Null()

作者：慎里

来源：51CTO